DE3930594A1

DE3930594A1 - Herstellungsverfahren fuer schaumkoerper

Info

Publication number: DE3930594A1
Application number: DE19893930594
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Kolossow
Original assignee: GEFINEX JACKON GmbH
Current assignee: GEFINEX JACKON GmbH
Priority date: 1989-09-13
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1991-03-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Polystyrolschaum oder dergleichen, wobei Kunststoff im Extruder plastifiziert und mit einem Treibmittel gemischt wird, das im Kunst stoff Zellen bildet, wobei das Treibmittel zu mehr als 30% aus 1.1- Difluor-1-Chlorethan besteht.

Aus der FR-PS 12 15 410 und US-PS 32 87 477 sind bereits Zellkörper auf Basis von alkenylaromatischen Polymerisaten bekannt, die unter Verwen dung von 1-Chlor 1,1,2,2,2-Pentafluoräthan als Treibmittel hergestellt worden sind. Dabei handelt es sich um Polystyrolschäume. Das Treib mittel steht ggf. in Mischung fluorierten und/oder chlorierten Verbin dungen oder Kohlenwasserstoffen.

Auch aus der DE-A 21 53 190 ist die Herstellung (Extrusion) länglicher Schaumstoffkörper aus thermoplastischen alkenylaromatischen Polymeren bekannt, wobei ein Treibmittelgemisch verwendet wird, welches 25 bis 75 Gew.-% Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan, Dichlortetra fluorethan oder Mischungen davon und 75 bis 25 Gew.-% Methylclorid, Äthylchlorid, Vinylchlorid oder Mischungen davon enthält.

Keine der oben genannten Druckschriften setzt sich gezielt mit einer Verminderung der Ozonschichtgefährdung auseinander. Dies war auch zum Zeitpunkt obiger Schutzrechtsanmeldungen noch lange nicht im Bewußt sein der mit der Schaumstoffherstellung befaßten Fachleute verankert.

Mit diesem Thema hat sich relativ früh die DE-PS 27 04 278 auseinander gesetzt. Dabei wurde die Erkenntnis offenbart, daß von einem Treib mittelgemisch aus

- 30 bis 70 Gew.-% 1.1-Difluor-1-Chlorethan und
- Methylchlorid, Ethylchlorid, Fluorchlormethan, Chlordifluormethan oder 1.1-Difluorethan ausgegangen werden muß. Bei dieser Mischung wird das Frigen 12 der oben beschriebenen anderen Treibmittelmischungen durch das 1.1- Difluor-1-Chlorethan ersetzt. Dies muß mehr oder weniger als zwangs läufiges Ergebnis einer Recherche zum Thema Ozongefährdung angesehen werden, denn ein US-Forschungsbericht, der IMOS-Report (Fluorcarbons and the Environment, Report of the Federal Task Force on Inadvertent Modifications of the Stratosphere) vom Juni 1975 schlägt vor, statt Frigen 12 weniger stabile Fluorkohlenwasserstoffe einzusetzen, insbe sondere solche, die mehr als ein einziges Kohlenstoffatom und darüber hinaus noch Wasserstoffatome enthalten. Einer der einfachsten Ver treter dieser Stoffmasse ist das 1.1-Difluor-1-Chlorethan. Der Grund für die geringere Ozonschichtgefährdung liegt darin, daß die weniger stabilen Fluorkohlenwasserstoffe durch Reaktion mit Hydroxyl-Radikalen entfernt werden.

Aus den Auseinandersetzungen um das deutsche Patent 27 04 278 ist deutlich geworden, daß die dort vorgesehene spezielle Mischung als Auswahlerfindung angesehen werden kann. Dabei ist jedoch unberücksich tigt, daß diese Mischung mit den Mischungsbestandteilen R1 und R2 noch Fluorkohlenwasserstoffe mit hoher Ozonschichtgefährdung enthält.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Ozonschichtgefährdung noch bedeutend weiter zu verringern. Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, die Mischungsanteile schädlicher Fluorkohlenwasser stoffe durch Inert-Gase zu ersetzen. Nach der Erfindung wird dabei auf Stickstoff und Wasserdampf zurückgegriffen. Der Wasserdampf entsteht aus Wasser. Voraussetzung ist allerdings, daß die Extrusionstemperatur - anders als bei der DE-PS 27 04 278 - deutlich über der Verdampfungs temperatur von Wasser bei den herrschenden Extrusionsdrücken liegt. Während in der DE-PS 27 04 278 noch von 100 bis 118°C Schäumungstempe ratur ausgegangen wird, ist nach der Erfindung eine Temperatur im Extruder von mindestens 150°C, vorzugsweise etwa 200°C, vorgesehen. Insbesondere bei der im Bereich von 200°C (±10°C) liegenden Tempe ratur ist auch bei Extrusionsdrücken von mehreren 100 bar, z. B. 400 bar, eine ausreichende Verdampfung gewährleistet.

Zwar ist die Zumischung von Wasser beim Extrudieren bekannt, dies steht jedoch in einem ganz anderen Zusammenhang. Das Wasser dient in dem bekannten Einsatz zum Säubern der Kunststoffschmelze von Mono meren. Bei den Monomeren handelt es sich um Bestandteile, die z. B. für Lebensmittelverpackungen unerwünscht sind. Die Monomere werden mit Hilfe des Wassers entfernt, indem an geeigneter Stelle der Extrusions strecke nicht nur der Extrusionsdruck abgebaut, sondern darüber hinaus auch ein Vakuum angelegt wird. Aufgrund dessen werden die Wassermole küle geradezu aus der Kunststoffschmelze herausgerissen.

Gleichwohl war die erfindungsgemäße Verwendung des Wassers als Treib mittel nicht naheliegend, weil die Fachwelt die Fluorkohlenwasser stoffe bislang als unverzichtbar ansieht. Darauf gibt auch die DE-PS 27 04 278 einen Hinweis, weil sie z. B. an verschiedenen Stellen auf die Stabilität der Zellenbildung hinweist.

Die ozonschichtgefährdenden Fluorkohlenwasserstoffe sind bislang deshalb so ideal für die Schaumherstellung, weil sie während des Extrudierens und auch noch beim Austreten aus dem Werkzeug eine richtige Viskosität sicherstellen. Dies ist möglicherweise auf ein Anlösen des Kunststoffes durch die Fluorkohlenwasserstoffe sowie auf eine vorteilhafte Abkühlung beim Austreten des Schaumes aus dem Werkzeug zurückzuführen. Beim Austreten aus dem Werkzeug findet eine Entspannung statt. Die Entspannung des Gases hat zwangsläufig eine Abkühlung zur Folge. Mit der Abkühlung wird die Zellstruktur festge legt.

Voraussichtlich begründet sich das Vorurteil der Fachteil zur Unver zichtbarkeit zumindest geringerer Bestandteile ozonschichtgefährdender Fluorkohlenwasserstoffe auch auf die besonders gute Mischung von Kunststoff mit diesen Fluorkohlenwasserstoffen als Treibmittel. Demgegenüber ist die ausreichende Mischung von Wasser und Kunststoff schmelze deutlich schwieriger. Nach der Erfindung werden diese Schwie rigkeiten durch Verwendung eines Additives beseitigt. Als Additiv kann Talkum oder ein endothermes chemisches Treibmittel verwendet werden. Dabei handelt es sich z. B. um Zitronensäure oder Natriumbiocarbonat.

Beides zerfällt bei 170 bis 180°C zu O₂ und H₂O. Bei dem Zerfallen entstehen Mikroporen, an denen sich das eigentliche Treibmittel anlagert. D. h. die Mikroporen sind sozusagen Keimbildner.

Auch das nach der Erfindung wahlweise zugesehene Stickstoffgas ist als inertes Gas an sich verhältnismäßig schwierig in Mischung zu bringen. Dies läßt sich jedoch wiederum mit Additiven, ggf. auf mechanischem Wege sicherstellen.

Im übrigen zeigt sich, daß die erfindungsgemäße Treibmittelgasmischung bei Mischungsanteilen von 30% 1.1-Difluor-1-Chlorethan ansetzen kann, jedoch weiter über die z. B. in der DE-PS 27 04 278 vorgesehene Grenze von 70% hinausgehen kann. Die Obergrenze beträgt bei der erfindungs gemäßen Treibmittelmischung 90%, vorzugsweise mindestens 70%. D. h. ein möglich gutes und kommerzielles Ergebnis erfordert nach der Erfindung ein Treibmittelgemisch, das hinsichtlich des Hauptbestand teiles 1.1-Difluor-1-Chlorethan dort einsetzt, wo die Mischung nach der DE-PS 27 04 278 aufhört.

Der Mischungsanteil an H₂O beträgt nach der Erfindung 0,1 bis 15 Gew.-%, der von Stickstoff (N₂) 0,1 bis 10 Gew.-%. Beide Mischungsanteile sind relativ gering, die daraus resultierenden Gasmengen sind gegen über dem Hauptbestandteil 1.1-Difluor-1-1-Chlorethan relativ um ein Vielfaches größer.

Der nach der Erfindung vorzugsweise hergestellte Polystyrolschaum ist ein geschlossen zelliger Schaum. Die Treibmittel verbleiben zumin destens zu einem wesentlichen Anteil in den Zellen. Bei dem Wasser dampf führt das nach Abkühlung des Schaumes zu einem Kondensieren. Vorzugsweise wird das anfallende Kondensat durch dem Treibgas oder dem Kunststoff zugemischte Salze gebunden, so daß in den Zellen Kristalle anfallen, die für die Isolierungswirkung unschädlich sind.

Geeignete Salze sind z. B. solche Salze auf Natriumbasis.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Schaum, insbesondere Polystyrolschaum, wobei Kunststoff im Extruder plastifiziert und mit einem Treibmittel gemischt wird, das im Kunststoff Zellen bildet, wobei das Treibmittel zu mehr als 30% aus 1.1-Dichlor fluor-1-Chlorethan besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Treib mittel darüber hinaus 0,1 bis 15 Gew.-% H₂O und/oder 0,1 bis 10 Gew.-% N₂ enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Treib mittel bis 90 Gew.-% 1.1-Difluor-1-Chlorethan enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel mindestens 70 Gew.-% 1.1-Difluor-1-Chlorethan enthält.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Treibmittel und/oder der Schmelze wasser bindende Salze beigemischt sind.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekenn zeichnet durch keimzellenbildende Additive in der Kunststoff schmelze.